Partícula Omega (Ω)
El barión Omega (Ω) pertenece a la familia de los bariones y está formado por tres quarks. En este caso particular, los tres son quarks extraños ($sss$).
La existencia de esta partícula fue predicha en 1961 por el físico estadounidense Murray Gell-Mann y, de manera independiente, por el físico israelí Yuval Ne'eman.
Su descubrimiento experimental en 1964 en el Laboratorio Nacional de Brookhaven (EE. UU.) constituyó un hito fundamental para el modelo de quarks de Gell-Mann, ya que proporcionó la confirmación directa del decuplete bariónico.
Asimismo, ofreció una evidencia concluyente de la existencia del quark extraño y consolidó la validez del esquema de simetría SU(3) en la clasificación de las partículas.
Propiedades
El $\Omega^-$ (Omega menos) presenta las siguientes características:
- Composición en quarks: tres quarks extraños ($sss$)
- Carga eléctrica: $-1$, dado que cada quark extraño aporta $-1/3$
- Espín: $3/2$, lo que lo ubica dentro del decuplete bariónico
- Masa: aproximadamente 1672 MeV/c²
- Extrañeza: $S = -3$, lo que lo convierte en un hiperón extremadamente “extraño”
- Descubrimiento: 1964, en el sincrotrón de Brookhaven, en plena concordancia con las predicciones del modelo de quarks y de la simetría SU(3).
Decaimiento
El $\Omega^-$ es inestable y se desintegra exclusivamente mediante la interacción débil. En este proceso, uno de sus quarks extraños ($s$) se transforma en un quark up ($u$) con la emisión de un bosón $W^-$.
El bosón $W^-$ tiene una vida media extremadamente breve, del orden de $10^{-25}\,\text{s}$. En el caso del $\Omega^-$, el $W^-$ producido en la transición $s \to u$ no puede manifestarse como partícula real, ya que la energía disponible no basta para generar un $W$ en estado físico (on-shell).
En consecuencia, aparece como un bosón virtual, que se desintegra de inmediato en un par quark-antiquark más ligero, por ejemplo: $ W^-_{\text{virt}} \to \bar u + d $
El sistema resultante se reorganiza: los dos quarks $s$ restantes se combinan con el nuevo quark $u$ para formar un barión $\Lambda^0 (uds)$, mientras que el $\bar u$ se une con uno de los quarks $s$ para dar lugar a un mesón $K^- (\bar u s)$:
$$\Omega^- \;\to\; \Lambda^0 + K^-$$
En la siguiente figura se muestra el diagrama de Feynman correspondiente:
La vida media del $\Omega^-$ es de aproximadamente $8.2 \times 10^{-11}$ s, más corta que la de la $\Lambda^0$, aunque todavía inmensamente más larga que los decaimientos fuertes, que ocurren en escalas temporales del orden de $\sim 10^{-23}$ s.
Otros canales característicos de desintegración débil del barión Omega incluyen:
- $\Omega^- \;\to\; \Xi^0 + \pi^-$
- $\Omega^- \;\to\; \Xi^- + \pi^0$
Estos canales confirman una vez más que el $\Omega^-$ se desintegra únicamente a través de la interacción débil.
